Límites de la Modelización de Fluidos para Simulaciones de Flujo a Alta Presión
Autores: Longmire, Nelson P.; Banuti, Daniel T.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Límites de la Modelización de Fluidos para Simulaciones de Flujo a Alta Presión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Motores de cohetes de propulsión líquida
Modelos termo-físicos
Ecuaciones de estado cúbicas
Propiedades de transporte
Errores de propiedades
Modelos de fluidos no ideales
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Los flujos en motores de cohetes de propulsante líquido (LRE) se caracterizan por altas presiones y rangos de temperatura extremos, lo que resulta en un comportamiento fluido complejo que requiere modelos termo-físicos elaborados. En particular, las ecuaciones de estado cúbicas y los modelos dedicados para propiedades de transporte están firmemente establecidos para simulaciones de LRE como una forma de tener en cuenta las no idealidades de los fluidos a alta presión. En este artículo, revisamos algunas deficiencias del paradigma de modelado actual. Nos basamos en el estudio común de errores de propiedades, como una medida directa de la precisión de la densidad o la capacidad calorífica, para evaluar la calidad de las ecuaciones de estado cúbicas con respecto a la ebullición pseudo de fluidos relevantes para cohetes. Más importante aún, introducimos una nueva categoría, midiendo cuán probable es que un esquema numérico capture las propiedades reales de los fluidos durante una simulación, y mostramos cómo incluso los modelos de propiedades de calidad de referencia pueden llevar a errores en las simulaciones debido a la incapacidad de nuestros esquemas numéricos para capturarlas. En última instancia, se necesita una evolución adicional de nuestros modelos de fluidos no ideales, basada en la comprensión adquirida durante las últimas dos décadas.
Descripción
Los flujos en motores de cohetes de propulsante líquido (LRE) se caracterizan por altas presiones y rangos de temperatura extremos, lo que resulta en un comportamiento fluido complejo que requiere modelos termo-físicos elaborados. En particular, las ecuaciones de estado cúbicas y los modelos dedicados para propiedades de transporte están firmemente establecidos para simulaciones de LRE como una forma de tener en cuenta las no idealidades de los fluidos a alta presión. En este artículo, revisamos algunas deficiencias del paradigma de modelado actual. Nos basamos en el estudio común de errores de propiedades, como una medida directa de la precisión de la densidad o la capacidad calorífica, para evaluar la calidad de las ecuaciones de estado cúbicas con respecto a la ebullición pseudo de fluidos relevantes para cohetes. Más importante aún, introducimos una nueva categoría, midiendo cuán probable es que un esquema numérico capture las propiedades reales de los fluidos durante una simulación, y mostramos cómo incluso los modelos de propiedades de calidad de referencia pueden llevar a errores en las simulaciones debido a la incapacidad de nuestros esquemas numéricos para capturarlas. En última instancia, se necesita una evolución adicional de nuestros modelos de fluidos no ideales, basada en la comprensión adquirida durante las últimas dos décadas.